低品位炭を乾燥させるためのPristine-Mプロセス技術

低品位炭を乾燥させるためのPristine-Mプロセス技術

低品位炭を乾燥させるためのPristine-Mプロセス技術は、Clean Coal Technologies、Inc.（CCTI）によって開発されています。これは、生の低品位炭をより効率的な燃料を燃焼するよりクリーンなものに変換するための特許技術です。輸送が経済的で、輸送が安定し、水分を再吸収しない低水分石炭のニーズに対応します。 Pristine-Mは、原料炭から放出される揮発性物質（VM）を使用して石炭を乾燥させ、安価に安定化させることに成功した低コストの石炭脱水技術です。

Pristine-Mプロセスは、低品位炭の水分含有量を減らし、同時に処理済み石炭を安定化および密封して、水分の再吸収と自然発火を防ぎます。このプロセスはまた、低品位炭の発熱量（CV）を瀝青炭に匹敵する値まで増加させます。 Pristine-Mは、プロセス開発の第3段階です。他の2つのステージは、「Pristine-SA」と「Pristine」です。

Pristine-SAは、原料炭中のVMを100％排除するように設計された開発段階の技術です。安定した燃焼を実現するために、Pristine-SAで処理された石炭は、処理されたバイオマスまたは天然ガスと同時燃焼されます。このプロセスにより、クリーンな燃料が得られ、排出スクラバーの必要性がなくなり、結果として有毒な排煙脱硫（FGD）スラッジが生成されます。 Pristine-SAは、多くの非燃料製品の生産に使用できる用途の広い石炭製品を提供します。

CCTIのレガシーテクノロジーである「Pristine」は、要件に従って水分とVMを除去するように設計されています。 VMの削減を決定する要因は、ボイラーの設計と、適切な燃焼を確保するために一定量のVMを石炭に残しておく必要があることです。最終製品は、よりクリーンな燃焼の乾燥石炭です。

CCTIのPristine-Mテクノロジーは、特許を取得した低コストの石炭脱水テクノロジーです。 Pristine-Mプロセスは、下位の石炭から液体の形でVMを抽出することから始まります。対象となる石炭から水分が除去されると、液体の揮発性物質は「吸収」プロセスを通じて使用され、脱水された石炭の細孔を埋めます。最終結果は、アップグレードされたCV含有量の不浸透性で安定した石炭です。この安定した石炭は、経済的に輸送され、石炭火力発電所に使用できます。

Pristine-Mプロセス技術は、含水率が高い（30％〜60％）石炭を脱水する経済的な方法の差し迫った必要性に対処するために開発されましたが、VMの削減は必要ありません。 、VMが低くなりすぎて、石炭が微粉炭（PC）ボイラーで燃焼を維持できなくなります。新しいテクノロジーは、既存のPristineテクノロジーを補完します。これは、元のプロセスを強化する科学に基づいており、「気相堆積」として知られる独自の概念を組み合わせています。

Pristine-Mテクノロジーは、石炭を粉砕したりペレット化したりすることなく、水分とVMを除去する「穏やかなガス化」プロセスで構成されています。石炭は、プロセスで自然にコーティングされるため、水分の再吸収に対して高い耐性を維持します。石炭のアップグレードプロセスは、長年の恩恵プロセスに基づいており、既製のコンポーネントと機器を利用しています。このプロセスにより、石炭から化学汚染物質の90％を除去できるため、石炭火力発電所に影響を与える排出問題の解決に役立ちます。

CCTIは、Pristine-Mテクノロジーの検証のために、2015年12月に米国オクラホマ州に施設を設立しました。施設で実施されたテストにより、（i）石炭の脱水の成功、（ii）石炭の選鉱の成功（CV値の増加）、（iii）石炭の安定化の成功、および（iv）無塵の生産の成功が確認されました。 、安定した最終製品。テスト施設はワイオミングに移転しました。テスト施設は、商業規模の約0.1倍のサイズでプロセスのプロトタイプとして設計および構築されています。

CCTIのプロセスコンセプトは、使用前に石炭を精製することに基づいています。 Pristine-Mテクノロジーは、使用前に石炭から汚染物質を除去することにより、石炭の精製に努めています。そうすることで、汚染物質を純粋で希釈されていない状態で、他の場所で処分または再利用するためにはるかに少量で捕獲することができます。 Pristine-Mテクノロジーは、煙道ガススクラバーやスクラバー廃棄物などのコストのかかる燃焼後の汚染物質除去テクノロジーを排除し、炭素排出量を削減します。

Pristine-Mプロセスは、石炭の乾燥に関連する3つの基本的な課題に対処します。これらの課題は、（i）水分を再吸収しない乾燥石炭を製造すること、（ii）もろくなる傾向のない乾燥石炭を製造することであり、結果として過剰な微粉が生成され、安全に輸送できるようになります。自然発火のリスクを最小限に抑え、（iii）安価で経済的に実行可能なプロセス。このプロセスでは、原料炭を粉砕する必要はありません。処理された石炭は、初期のサイズ分布のほとんどを保持し、ほとんど劣化しません。したがって、最終製品は練炭やペレット化を必要としません。

Pristine-Mプロセスは、3つの別々の段階で構成される連続プロセスです。これらは、（i）乾燥機、（ii）脱揮発剤、および（iii）安定剤です。このプロセスでは、脱気装置を利用して、プロセスの熱に使用されるガスを生成し、乾燥した石炭を安定させます。原料炭のごく一部（通常7％未満）のみが脱揮発します。プロセスパラメータは、前述の目的に十分な揮発性ガスのみを生成するように最適化されています。このプロセスでは、液体の副産物は望ましくありません。過剰な脱気石炭は、プロセスの最後に乾燥した安定化された石炭とブレンドバックされるため、失われることはありません。

3つの段階を示すプロセスフローシートを図1に示します。

図1Pristine-Mプロセスのフローシート

最初の段階は、最小限の設置面積で最適な熱交換を維持する技術を使用した乾燥機で構成されます。乾燥は約120℃で行われます。この温度は、滞留時間、床の深さ、および温度の関数である、除去の程度（たとえば、15％または10％または5％まで）で固有の水分を追い出すのに十分な温度です。特定の種類の石炭は、原料炭が乾燥する程度の関数として微粉に分解する傾向があります。このような場合、水分の除去が減少します。そうでない場合は、乾燥石炭の練炭が必要になります。原料炭に過剰な微粉（平均粒度<6 mmの石炭粒子）が存在する場合、微粉を個別に処理するか、燃焼させてプロセス熱を供給することができます。どちらのオプションでも、特定の用途に経済的に最も適していることがわかります。

プロセスの第2段階では、乾燥機からの除湿された石炭のスリップストリームが（通常5％から10％）メインフローから除去され、脱気装置に送られます。脱気装置は400℃から450℃で作動し、石炭のスリップストリームを脱揮発します。発生したガスはすべて第3ステージ（スタビライザー）に送られ、非凝縮性ガスはすべてプロセス熱のために燃焼されます。プロセスは、プロセスの熱と除湿された石炭の安定化に十分なガスと蒸気のみを生成するように最適化されています。必要に応じて、脱揮発装置からの製品を、除湿および安定化された石炭とブレンドして戻すことができます。

安定化/気相堆積段階であるプロセスの第3段階では、VMは特別に設計された容器に供給され、第1段階から除湿された石炭の細孔にVMを吸収させることができます。揮発性の蒸気は、水分の損失によって空いた石炭の細孔に浸透し、石炭の表面を覆います。この作用により、石炭の表面が密閉され、水分の再吸収、自然発火、および崩壊する傾向が防止されます。望ましい結果を達成するために、安定化パラメータは、原料炭の化学的プロファイルに基づいて確立されます。

Pristine-Mプロセスは、石炭を不浸透性にします。また、石炭の構造的完全性が維持され、その発熱量は、水分を除去するだけで達成される値を超えて高めることができます。製品炭のハードグローブ粉砕性指数（HGI）は、原料炭のそれと同じままです。乾燥した石炭は、輸送中に破損する傾向がなく、また、長期の海上または地上輸送を維持するのに十分な長さの貯蔵寿命と、要素にさらされた石炭ヤードでの長期間を持っています。乾燥した石炭のサンプルは、湿気を再吸収することなく、保護されていない状態で6か月以上屋外で生き残っています。

Pristine-Mプロセスはモジュール式です。毎時30トンのスループットを供給し、50％の水分を含む原料炭を処理するように設計された商用モジュールは、年間約16万トンの乾燥石炭を生産する能力があります。 Pristine-Mプロセスに基づく年間100万トンのプラントは、6つのそのようなモジュールで構成されています。このプロセスは継続的であり、水分除去の程度と石炭に固有の水分に応じて、滞留時間は約15分と推定されます。プラントは1気圧の圧力で作動します。

Pristine-Mプロセスモジュールは、互いに独立して並列に動作するように構成されているため、他のモジュールを中断することなく、スケジュールされた/スケジュールされていないメンテナンスまたは計画外の故障のために個々のモジュールをオフラインにすることができます。追加の容量は、必要に応じて、追加のモジュールを通じて提供されます。市販の既製のコンポーネントを組み込むことにより、設計は、プラントの資本コストを増加させる特注の機器の必要性を回避します。プラントは、高度なプロセス制御システムによって制御および運用されています。

原料炭に大きな変動（構造的、化学的、または固有の水分）がある場合、Pristine-M乾燥プラントはさまざまな石炭を処理するように設計されています。プラント制御システムは、限られた範囲内で差異を自動的に調整します。違いに適切に対処できる個別のモジュールを使用して、プロセス全体で異なる特性の石炭を同時に実行することも可能です。

Pristine-Mプロセスの利点

Pristine-Mプロセスの利点は次のとおりです。

プロセスの利点 –これらには、（i）5分から10分の短い処理時間、（ii）調整可能な製品仕様、（iii）知識ベースのプログラマブルロジックコントローラー（PLC）によるプロセス制御と最適化があるため、さまざまな原料炭を処理できます。 ）、（iv）0mmから50mmの原料炭サイズに適しており、（v）プロセスは大気圧で動作し、（vi）プロセスはモジュール式でスケーラブルな設計になっています。

製品の利点 –これらには、（i）水分の再吸収がない、（ii）製品炭の自然発火がない、（iii）サイズの劣化がない、（iv）製品炭が理想的なガス化装置の原料である、（v）製品炭は、燃焼を最大化するために最適なレベルのVMを備えています。（vi）製品炭は無塵であるため、石炭輸送時の石炭粉塵汚染を低減します。 。